NGUI所見即所得之深入剖析Uipanel,UIWidget,UIDrawCall底層原理

By D.S.Qiu

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        之前項目中用的NGUI的版本是3.0.7 f3，開始的時候感覺沒有什么問題，直達最近項目UI的完成度比較高時，就突然出現掉幀很嚴重的現象，即使只有一個UI打開（其他都是active = false的情況下），打開PRofier，發現UIPanel LateUpdate 竟然占了CPU使用率的50%左右，這太恐怖了，雖然之前看到過有吐槽NGUI的機制的，但是我覺得為了保證通用犧牲一些性能還是在所難免的，但是沒想到這個版本竟然這么廢。

        之前雖然研究過NGUI的UIWidget, UIDrawCall,UIGeometry和 UIPanel等基礎腳本（NGUI所見即所得之UIWidget , UIGeometry & UIDrawCall，NGUI所見即所得之UIPanel），也大概清楚了NGUI的繪制原理。但對具體的邏輯還是不夠清楚，有點鳳毛麟角。為了更好的改進NGUI的性能以及更加規范使用NGUI，只有把NGUI的底層吃透。

        由于在之前的文章介紹了UIGeometry，UIDrawCall和UIWidget之間的關系，以及UIPanel的管理機制，所以本文主要剖析底層的原理，主要要弄清楚一下問題：

               1. transform ,大小（size)的變化的底層繪制影響

               2.顏色（包括透明度）變化的底層繪制影響

               3.enable 和 disable 狀態變化底層的處理

               4.UIDrawCall 和 UIPanel 機制的細節

        未免讀者理不順，先簡單說下UIGeometry，UIDrawCall和UIWidget的關系：UIWidget是UI的基礎組件（UILabel,UISprite）的基類，含有組件的基本信息（width，Height，color等），UIGeometry是UIWidget的幾何數據，記錄了頂點坐標，貼圖的UVs和顏色等信息，UIDrawCall是將多個UIWidget的UIGeometry組合起來一起繪制，具體的UIWidget如果共用一個UIDrawCall由UIPanel控制，要想了解更多可以點擊上面的鏈接的文章查看。

        雖然從人的求知欲角度，我們的疑問是按照上面 1-4 排列的，但是下面卻是從 4開始介紹，只要把4理解透了3,2,1就自然迎刃而解了。

UIDrawCall

        UIGeometry相對簡單，這里就不再浪費篇幅介紹了，UIDrawCall是繪制的基礎組件，還是有必要仔細介紹下。

1.成員變量

        僅對幾個比較重要又搞不明白的變量進行解析：

        a)List<UIDrawCall> mActiveList 和 mInactiveList ： 為什么會有兩個List，mAcitveList 保持當前激活的UIDrawCall， mInactiveList主要是用于回收UIDrawCall.Destroy()的UIDrawCall，以達到循環利用避免內存的反復申請和釋放，減少GC的次數。這個機制前面介紹的 vp_Timer采用這個策略。

        b)Material mMaterial 和 mDynamicMat：不是講究節約內存么，怎么會有兩個Material，mMaterial就是我們圖集的材質Material，mDynamicMat是實際采用的Material，因為UIPanel 的 Clipping有 AlphaClipp 和 SoftClip 這兩個是要通過切換Shader來實現的，所以需要對應動態創建一個Material，這個就是mDynamicMat的存在。

        c)bool mRebuildMat 和 isDirty：這兩者表示UIDrawCall所處的狀態，當改變UIDrawCall的 Material 和 Shader ，mRebuildMat就變為 true，就會引起 RebuildMaterial()的調用。isDirty若為 true ，表示UIDrawCall要進行重寫“填充”，調用Set函數

2.幾個重要的函數

        a)CreateMaterial, RebuildMaterial 和 UpdateMaterial，這是三個后面包含前面，總之就是完成材質的創建或更新。

        b)Set (BetterList<Vector3> verts,BetterList<Vector3> norms,BetterList<Vector4> tans,BetterList<Vector2> uvs,BetterList<Color32> cols)，根據verts,norms,tans,uvs,cols重新構建Mesh，MeshRender

      c)OnEnable,Ondisable 和 OnDestroy：銷毀了mDynamicMat，可以看出Material比Mesh更簡單，不用太考慮內存問題，然后OnDestroy()沒有發現調用。

       d)Create , Clear 和 Destroy：Create 先從mInactiveList中取出一個，在附上屬性達到重復利用，Destroy是將沒用的UIDrawCall從mActiveList移到mInactiveList中：

UIPanel

       之前就介紹過UIPanel，也畫了UIPanel主要函數的調用棧（點擊查看），這里也簡單羅列下LateUpdate的函數調用：

 LateUpdate

      UpdateSelf

                UpdateTransformMatrix : 調整 worldToLocal 矩陣用于調整其管理的UIWidget的transform，并進一步調整頂點信息，還調整clipOffset的變量

                UpdateLayers : 更新LayerMask

                UpdateWidgets : 調整UIWidget

                            UIWidget.UpdateGeometry : 調整UIWidget的幾何（頂點等）信息

                                              OnFill(geometry.verts, geometry.uvs, geometry.cols): 如果顏色（透明度）和大小等改變就重新填充頂點信息

                                              geometry.ApplyTransform : transform發生改變，調整UIGeometry中頂點的位置（矩陣計算）

                FillAllDrawCalls  or FillDrawCall : 重新構建所有UIDrawCall (當UIWdiget的depth發生變化），否則只調整有UIWidget的UIDrawCall

      UpdateDrawCalls : 調整UIPanel管理的UIDrawCall 的 transform 和 clip 等屬性

      越來越覺得NGUI的代碼組件結構越來越清晰，雖然篇幅很長（有1600多行）但理解還是可以很簡單的。

UIWidget

       UIWidget有一個變量 mChange 和一個函數 MarkAsChange() 很重要，這兩個標記UIWidget是否變化需要進行調整的狀態。

                1.當 Anchor , Pivot , Alpha 以及 UILabel 和 UISprite 的一些狀態的改變 mChange = true ，即會調整Geometry信息

                2.MarkAsChange 會執行 drawCall.isDirty = true; 這樣就會導致其所屬的 UIDrawCall 需要重寫構建 

針對前面 1-3 的疑問進行如下總結：

      UIWidget（UILabel , UISprite）的任何變化（transform , drawSize , width , heigth , color , pivot ,anchor 等）變化都會引起繪制該UIWidget進行重新構建——對Mesh的頂點進行刷新，尤其是depth的變化會使得所有UIDrawCall 進行重寫調整，這是非常耗性能的。

總結：

       NGUI的好處就是：合并Mesh和圖集節省DrawCall，由于影響Mesh的因素太多了，所以會“牽一發而動全身”，NGUI采取的一個通用的策略，沒有對不同的情況做不同的處理，都是采用某個UIDrawCall全部刷新甚至是全部UIDrawCall的刷新，這也是大家吐槽的“重中之重”。

       D.S.Qiu認為針對不用的情況還是會有不少優化的，比如改變alpha值，可以不需要重新調整頂點verts，而只需要單獨調整cols的alpha通道，改變depth也不需要全部調整UIDrawCall，這樣明顯是沒有做到嚴格的管理的。

       對此，D.S.Qiu提出2點使用NGUI制作UI的建議：

                1）盡量是UIWidget靜動分離，即靜止的盡量合成單獨一個UIPanel，會變化的就放在另外一個UIPanel

                2）盡量控制UIPanel和UIDrawCall的數量，充分利用圖集的空間，對“夾層”的情況可以通過圖集的調整，使得UIDrawCall變得更少

        由于時間關系（馬上2:30了），就只能寫到這里，如果你有NGUI的任何問題，歡迎和D.S.Qiu進行交流討論。

        如果您對D.S.Qiu有任何建議或意見可以在文章后面評論，或者發郵件（gd.s.qiu@Gmail.com)交流，您的鼓勵和支持是我前進的動力，希望能有更多更好的分享。

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